- 苏山河;赵英汝;陈金灿;
根据理想气体多方过程方程中的多方指数为常数的特性，阐明多方过程的比热密切依赖于理想气体的等容比热。当理想气体等容比热为常数时，比热为常数的热力学过程均为多方过程，多方指数的取值没有禁区。当理想气体的等容比热是温度的函数时，比热为常数的热力学过程不是多方过程，如比热为零的绝热过程不是多方过程，多方指数的取值有禁区。仅当热力学过程的比热表示式类似于等容比热表示式且具有相同的温度函数时，该热力学过程才是理想气体的多方过程。理想气体多方过程的基本特征是过程比热与等容比热之差为常数。
2025年04期 v.35;No.228 5-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1415K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 王怀玉;
本文求解了狄拉克方程在哈密顿量中的势能是库仑势时束缚态的本征值。文献上求出的这个哈密顿量时，一个粒子的束缚态的能量是正的但小于这个粒子静止质量并将这样的本征值称为正能量解。本文的推导结果表明，实际上还有一个束缚态的负能量解，其能量本征值与正能量一一对应且互为相反数。我们称之为关于正负能解的对称性。本文的结果显示，狄拉克方程在哈密顿量中的势能是库仑势时，无论是束缚态还是非束缚态，都有关于正负能量解的对称性。
2025年04期 v.35;No.228 9-13+20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1415K] [下载次数：64 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 王黎明;
电偶极矩是一个重要的物理概念，在经典物理学、原子分子物理学、核物理学以及基本粒子物理学中都有重要的应用。但是，文献中经常出现的“永久电偶极矩”这个概念在原子物理学和分子物理学中有着不完全相同的含义却使用了同样的名称，对原子分子物理学的初学者和不熟悉这一领域的人来说，这难免会引起误解。本文特别澄清了永久电偶极矩这个概念的两种不同含义以及它们之间的关系，并以氨分子为例做了具体的展示。文章最后还对基本粒子的电偶极矩做了简单的讨论。
2025年04期 v.35;No.228 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1429K] [下载次数：9 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 蔡兴民;叶凡;
在质点运动学中，经常涉及元位移、元位移的大小、位矢大小的微分及元路程等几个物理量，物理教材虽以图像并结合极限推理的方式展示了这些物理量间的关系，但不少学生仍觉得难以理解，并可能对这些物理量间的关系有所质疑。本论文以直角坐标系为基础对位矢大小的微分进行了直接推导及计算，从数学上或微分运算上揭示了这些物理量之间的关系，从而避开了采用极限及推理的方式给学生带来的困扰。本文为讲述这些物理量之间的关系提供了一种新的方法，有助于加深学生对这些物理量及相互关系的理解。
2025年04期 v.35;No.228 21-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1402K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 刘玉颖;赵云;李春燕;王学进;何志巍;
大学物理教学中，关于转动惯量的平行轴定理具有很重要的应用价值。它能够拓展人们关于转动惯量的认识，在理论计算和工程技术中均有重要的应用。本文中我们利用质心概念通过几种不同的方法巧妙地证明平行轴定理，几种方法难易程度不同，当质心的位置位于坐标原点时，学生更容易理解平行轴定理的推导过程。同时利用质点系动能定理推导也是一种很新颖的方法。
2025年04期 v.35;No.228 25-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1534K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 谢惟楷;余伟超;
本文通过开发参数化维度映射策略，利用COMSOL Multiphysics软件实现了对一维无限深势阱中多粒子量子系统的数值模拟研究，通过建立粒子坐标与软件内置空间维度的非定域对应关系，克服了高维量子系统的计算复杂性。通过对单电子、双电子和三电子系统的分析，探讨了库仑相互作用对波函数分布和能级结构的影响。结果表明，在双电子系统中，库仑相互作用使波函数概率密度集中在电子距离较远的区域，并显著提高了系统总能量。对于不同电子数目，能量-宽度依赖关系(即基态能量随势阱宽度的变化规律)可以分为动能和势能两部分的贡献，前者与势阱宽度的二次方成反比，后者与势阱宽度的一次方成反比。通过引入有效幂次分析，发现随着电子数增加，能量与势阱宽度的关系趋于线性反比。该方法学创新显著降低了多体量子系统的教学演示难度，研究结果为深入理解低维量子系统中电子间相互作用的影响提供了新的视角。
2025年04期 v.35;No.228 29-34+59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K] [下载次数：89 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 周雨青;董科;高建;梁颖;
《高职物理基础模块》是与高等职业教育专科物理课程标准征求意见稿配套的教材。本文全面梳理了该教材在契合课标内容、确定教材定位和内容重构、形成特色等建设过程中所遇到的问题以及解决这些问题的方法，突出介绍了该教材在工程应用方面的特色以及体现课标核心素养的做法。为解决教学中存在的教学课时少、课程定位高、与实践结合紧密等问题，教材编写创立了“自主平衡，连贯处理”“降低难度，助力扶持”和“保持经典，提炼应用”的编写思路；同时基于现代职业教育的需要，采取了体例上的教材课程一体化设计，并在内容上凸显应用性，叙述上保持连贯性，育人价值上彰显职业教育特征。该教材在结构安排上设置了章节前的情景引入和章节内与章节后的课程实践、疑惑与递进、例题讨论、实践与探索的编排形式。为了便于该教材的有效使用，有必要深入了解其一体化设计，充分认识教材中各栏目的作用，深刻领会教材课程元素的应用。
2025年04期 v.35;No.228 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K] [下载次数：54 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 赵端;李文华;盛霞;
科教协同育人是新时代高校育人机制的一个重要载体。本文以大学物理中“牛顿环”为例，探讨了科研与教学的协同促进作用。从牛顿环基础理论出发，分析了科研中制备的平凸透镜型钙钛矿薄膜的微结构，讨论了基础知识在科研中的重要作用。同时，将科研结果应用到教学中，带领学生走进实验室观察钙钛矿薄膜的牛顿环现象，利用理论知识分析、计算钙钛矿薄膜的结构和曲率半径，从而激发学生的学习兴趣、提高学生对于基础理论知识学习的重视，培养学生的科研素养，进而提高教学质量。通过“牛顿环”这一具体实例表明，教学为科研提供了理论基础，科研反哺教学，两者之间密不可分、相互促进。本文为落实完善科教协同育人机制、促进创新型人才培养提供了一个参考。
2025年04期 v.35;No.228 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 樊代和;谢东;朱浩;姬晓旭;倪宇翔;李相强;
物理基础课程(包含大学物理实验课和理论课)是国内各理工科高校均开设的公共基础必修课之一，在培养学生的基本科学素养和创新实践能力方面发挥了不可替代的作用。以西南交通大学新成立的智慧城市与交通学院物理基础课程教学为基础，构建了一种基于PBL(Problem Based Learning)教学法的大学物理实验与理论课融合教学模式。该模式由问题导入、问题解决、知识巩固、课程考核等四个环节构成，详细阐述了该教学模式中各环节的内涵。最后，对教学实践过程中面临的教师教学能力要求、专题实验项目数量、适合的学生规模等三方面情况进行了讨论。
2025年04期 v.35;No.228 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K] [下载次数：236 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 周洪娟;金涛;曹丙霞;李迎春;宋立众;韩勇;
电磁场数值计算对电磁工程具有重要的意义，但因其复杂性令学生望而却步，历来是电磁场教学上的难点。以理论教学中涉及的电磁边值问题的求解为切入点，围绕数值计算中求解精度和计算效率之间的矛盾问题，循序渐进地设计仿真实验。数值算法采用便于计算机编程实现的时域有限差分法及其改进的交替方向隐式时域有限差分法，鼓励学生自行探索和实践，在加强学生理论基础和扩展认知的同时，培养和提高学生的综合科研素养。
2025年04期 v.35;No.228 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 许震明;王晓辉;
结合新时代新工科的要求，针对课程中教师如何教、学生如何学、课程如何评价的普遍性问题，我们创新数学物理方法课程教学过程，构建了教、学、评“一体循环”的教学模式。通过实施教师教学形象化、学生学习主动化、考核评价多元化等多项改革措施，教、学、评三个环节相互促进、有机统一，显著提升了学生的学业成绩、学习能力和科研素养。
2025年04期 v.35;No.228 60-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K] [下载次数：137 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 马海霞;兰秀风;李晋斌;
我国高等学校公共基础课多采用大班授课，其优点在于有利于发挥教师的主导作用，教学效率较高，并能缓解教学资源紧张和师资短缺等矛盾。其缺点也很明显，如讨论式、探究式等强调师生互动的教学方法无法实施，学生缺乏课堂参与机会，以学生为中心的教学理念很难落地。本文提出在大班教学中提升学生参与度的多维度策略，如问题引导、同伴教学、主题讨论、实验演示、项目式学习等。实证研究表明，这些策略能有效激发学生兴趣与参与度，与新工科背景下大学物理课程内容的改革以及参与式学习的评价机制改革相结合，显著提升了学生的学习效果。
2025年04期 v.35;No.228 65-69+85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2269K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 王爽;
基于一场从空间和时间层面环游全宇宙的旅行，我们构建了一个名为“宇宙奥德赛”的原创知识体系，出版了5本科普书和1本教材，并在中山大学开设了3门以科普为特色的通识课程。本文将介绍《宇宙奥德赛》的知识体系、系列课程和主要特色，希望能给读者带来一些关于如何将物理图像可视化的科普元素融入日常教学的启发。
2025年04期 v.35;No.228 70-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1666K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 杨宁选;刘云虎;范婷;王雪燕;邓保霞;魏忠然;
在国家大力实施创新驱动发展战略和积极推进“大众创业、万众创新”的时代背景下，高校作为人才培养的主阵地，培养具备创新创业能力的应用型人才是高校的根本任务之一。学科竞赛作为应用型创新人才培养的育人载体，在培养学生创新能力、提升其实践操作水平及综合素养等方面发挥着非常重要的作用。本文以石河子大学学科竞赛为例，梳理了当前实践创新人才培养中的问题，提出了学科竞赛引领“课赛创一体化”应用型创新人才培养模式，把学科竞赛作为实践教学的重要组成部分，将课程教学、学科竞赛以及创新创业教育有机融合，构建起相互促进、协同发展的育人新体系，为高校创新人才培养提供有益借鉴。
2025年04期 v.35;No.228 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 2073K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 刘艳磊;姜海丽;刘志海;
随着科学技术的日新月异，大学物理教育面临前所未有的挑战，传统的以理论知识灌输为主的教学模式已难以契合当今社会对具备多元技能的复合型人才的迫切需求。为此，积极探索并提出基于“理实融合”的大学物理非标准化考核模式，旨在构建一个既科学又合理的考核体系，以全面评估学生的理论素养与实践能力。研究显示，非标准化考核模式不仅能够有效提升学生的实践操作能力和创新思维能力，还极大地激发了学生的学习兴趣与内在动力。本研究设计了涵盖理论知识、实践操作和创新能力的考核指标与标准，并通过多样化的考核内容与形式，实现了对学生综合素养的全面评估。实证结果表明，该考核模式显著提高了学生的学习效果，促进了学生的全面发展，为他们未来的学术研究与职业生涯奠定了坚实的基础。
2025年04期 v.35;No.228 86-92+111页 [查看摘要][在线阅读][下载 2060K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 刘川;韩宋佳;
半导体物理课程概念抽象，物理公式繁多，知识体系庞杂，物理概念和公式难于记忆和灵活应用，导致学生学习难度大、积极性低。针对以上问题，本文提出“化繁为简、化静为动、由点及面、由表及里”的创新教学理念，并以“化知识为体验”为总教学理念，即将课本知识转化为直观的感受和体验，让学生在求知的历程中体会学习的方法和乐趣。该方法改变了传统枯燥单一的教学模式，通过体验式教学，提高学生学习的主动性和独立思考能力，使学生能够更深入地理解并掌握半导体物理知识。为学生将来继续半导体物理学方向的研究与技术开发奠定坚实的基础。
2025年04期 v.35;No.228 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 2057K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 高娜;张纯淼;吴雅苹;吴志明;
在国家创新驱动发展战略与高校“双一流”建设背景下，培养全方位的拔尖创新人才是高校的一项重要任务。基于对拔尖人才培养的基本要求，课程组对传统实验教学中存在的问题进行思考与分析，针对性地提出了多维度融创链式人才培养模式，在教学方式、教学内容、创新培养模式及评价体系等方面进行融合创新，以达到物理现象中链式反应的提升效果。相关数据表明学生的综合素养，尤其是创新能力得到较好的提升，同时也反映了该创新人才培养模式的有效性和前沿性。
2025年04期 v.35;No.228 99-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K] [下载次数：73 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 董梅峰;宋新祥;刘冰;
本文基于ETA教学模型开展研究性“教”和“学”,提出面向卓越拔尖人才培养的教学模式，构建大学物理知识体系，以知识为载体，采用课内课外、模拟仿真和现实实验有机结合，实现挑战性教学，让学生沉浸式学习科研思维和方法，进行科研训练，培养学生的多维能力。
2025年04期 v.35;No.228 104-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 李嘉欣;钟鸣;黄虹霞;
高等院校专业课程中融入思政教育是当前教育领域热门的研究方向之一。本文以物理学专业课程电动力学为例，主要研究如何将思政教育融入电动力学课程教学。通过对电动力学课程进行思政元素的深入挖掘，提出了结合思政内涵的教学目标，在此基础上重构教学内容、调整教学模式、引入可视化教学资源，对电动力学课程的教学进行思考与实践，从而达到培养学生科学精神、科学素养、责任担当与哲学思想的目的，树立学生正确的人生观、世界观、价值观，充分发挥物理学专业课程思政的育人功能。
2025年04期 v.35;No.228 112-119+125页 [查看摘要][在线阅读][下载 2128K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 张尚剑;时梦凡;朱峻峰;吴胤锋;赵玉华;张雅丽;顾晨;
本文介绍了基于NuSEP虚仿平台，通过研究式项目设计和沉浸式实验探究，践行以学生学习为中心的教学创新；我们以迈克尔逊干涉绝对重力仪虚拟仿真项目为例，利用NuSEP虚拟仿真平台演示迈克尔逊干涉绝对重力仪的工作原理、测量方法和计算过程，虚拟仿真实验有效解决了课堂教学与实验教学在场地、台套数和时间的受限问题，实现了任何学生、任何时候、任何地点均可自己动手做实验；有效支持国家级一流本科课程《物理光学》和校级研究生精品课程《光学原理》的教学改革和课程建设。
2025年04期 v.35;No.228 120-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1797K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 刘世勇;袁晓忠;胡其图;
教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会最新公布的《理工科类大学物理课程教学基本要求》(2023版)量子物理部分增加了态叠加原理、力学量与算符、全同粒子、定态微扰等内容作为必修内容，如何将这些内容与原有大学物理课程架构有机结合是当前教学研究中的重要问题。本文在考虑量子力学基本理论框架和大学物理课程学时实际情况的基础上，对量子物理的教学内容进行优化设计，提出少课时、标准课时和较多课时这三种情况下的教学内容方案。
2025年04期 v.35;No.228 126-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 1878K] [下载次数：138 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：7 ]
- 王婷;冯金山;宋婷;薛思敏;刘禧萱;温晓东;王羿文;孙小伟;祁鹏堂;
为了提高验证性实验的教学效果，采用开放式实验教学模式对大学物理实验中经典的电桥实验进行创新性实验扩展探究。从深度学习视角反思实验教学创新，基于惠斯通电桥的半导体温度计设计实验，采用引导法，在设计实现过程中引导学生在实验分析中明确目标、过程中互相探讨、实施中协作互助、结果中启发创新，鼓励学生要乐于学和做，尤其强调“做”的重要性，在做中明白所学知识的价值，注重与生活相联系。鼓励学生积极参加全国大学生物理实验竞赛，以培养和提高学生主动分析与独立解决问题的能力，并促进教师的专业发展。
2025年04期 v.35;No.228 133-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1516K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 徐银;朱泉冰;谭凯中;杜秀彬;尼浩;周伟;王龙;
在动态法测量固体材料的杨氏模量实验中，学生难以理解模型并确定基频共振频率。针对此问题，本文利用有限元软件COMSOL:Multiphysics(简称COMSOL)进行数字化课程资源建设的探索，完成了等截面、变截面细长杆弯曲振动的App开发。通过输入几何参数、材料参数等，可自动完成几何建模、网格划分，并基于有限元计算及后处理可视化，输出细长杆特征频率(包括基频和高阶)、节点位置、相应振型及谐响应等。仿真后特征频率以及节点位置与理论公式计算值进行对比。结果表明，仿真结果具有准确性、可靠性。App经过编译可不依赖于COMSOL直接运行，不仅对教学具有良好的辅助作用，同时在实际工程结构设计、振动控制中具有重要的参考应用价值。
2025年04期 v.35;No.228 139-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 2252K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 周轶;周奕行;王亚芳;冯娟;
光纤传感器因其具有体积小、灵敏度高等优点，已被广泛运用于浓度、温度、振动等物理量的测量。本文设计了一种可以测量溶液浓度的强度调制型光纤传感器，并对实验装置进行了优化，通过改变光纤的曲率半径提高了测量精度，通过光纤光谱仪实现了对光电子数的精确测量，并使用分光器等器件优化了实验装置。文中通过测量已知溶液浓度与光强的关系，给出了标准曲线并对未知浓度溶液进行了盲测，以此分析了传感器的精度，其分辨率可以达到1.00%,能够精确地测量液体浓度。最后展望了该类传感器未来的优化方向。
2025年04期 v.35;No.228 146-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1987K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 马雯雯;杜嘉惠;曾召利;
本文基于远场近轴下的多圆孔结构衍射原理，应用Matlab软件模拟分析了多圆孔结构的衍射干涉图样，并搭建夫琅禾费衍射光路系统，对正六边形多圆孔结构、类单层石墨烯多圆孔结构和类准晶石墨烯多圆孔结构的衍射干涉图样进行了实验研究，模拟分析结果与实验研究吻合较好。本文对多圆孔结构的夫琅禾费衍射和干涉的研究，为波动光学教学提供了一种具有直观性、趣味性和启发性的教学方法。特别是类准晶石墨烯多圆孔结构的衍射研究，还为准晶材料的结构分析提供了一种简单、易操作和低成本的可视化研究方案。
2025年04期 v.35;No.228 153-157页 [查看摘要][在线阅读][下载 1780K] [下载次数：5 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] - 李涛;陈忠善;邱康燕;周成坤;许哲康;薛玉琪;李佳明;
满足宇称-时间(Parity-Time,PT)-对称的哈密顿量在其PT-对称区间也可以具有全实数的本征值，是非厄米量子力学中的一种特殊情况，已被广泛用于开放系统的物理研究。一对电磁耦合的并联电阻-电感-电容(RLC)谐振电路，在加入等增益(耗散)强度的正负电阻对后，可构建出这类PT-对称的非厄米系统。本文介绍基于RLC谐振电路实现PT-对称物理研究的教学设计及实践探索，同时提供了更深入理解PT-对称和RLC谐振结合后的多级相变特性的实验研究。
2025年04期 v.35;No.228 158-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 王钦生;马杰;冯璐;段俊熙;
光泵磁共振实验利用光抽运效应研究原子超精细结构塞曼能级间的磁共振跃迁。这一实验可以加深学生对原子超精细结构、塞曼劈裂、光跃迁以及磁共振等物理现象的理解，是近代物理实验教学中重点内容之一。由于实验样品铷存在两种同位素、加在样品上的磁场有多个来源以及实验器材的局限性等因素，光泵磁共振实验也是近代物理实验教学中的一个难点。如何使学生在实验测量过程中，更好地理解实验原理，并真正懂得实验测量结果的意义，是光泵磁共振实验教学中的核心问题。本文将通过对实验中六个关键问题的逐步阐述，以及引入坐标这种图像化工具，搭建起实验物理原理与实验测量结果的桥梁，引导学生深入理解其中的物理过程。
2025年04期 v.35;No.228 169-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 刘兆梅;赵云芳;宋珂;雷玉明;
本研究针对传统牛顿环实验存在的问题，设计并制作了数字式多波长牛顿环实验仪，仪器采用模块化的设计理念，分为光源模块、显微模块、支架模块和测量模块。我们在光源模块设计中，采用多波长、高亮度、无需预热的LED代替钠灯，解决钠灯预热时间长的问题，并拓展实验内容；在显微模块设计中，使用小巧的数字显微镜代替读数显微镜，数字显微镜放大倍率高，成像清晰，可以直接在电脑显示屏上观察和测量，避免长时间在目镜下观测导致的眼睛疲劳；在支架模块设计中，设计一体化支架，对各元件位置进行整体设计，3D打印完成制作，提升便携性，同时降低操作难度；在测量模块设计中，自制定标尺和操作软件，实现定标和测量，通过三点定圆法确定环心，解决了传统仪器测量中环心不易确定的问题，提高测量精度，直接测量半径，简化测量流程。本研究还使用自制仪器测量了牛顿环的曲率半径和蒸馏水的折射率，对结果的不确定度进行了评定。接着针对LED光源波长宽度较宽等问题，进行了仿真实验研究。数字式多波长牛顿环实验仪可应用于大中专院校、教育机构和科普展馆等。
2025年04期 v.35;No.228 177-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 2217K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 孙志刚;焦天放;马泽林;梁珊珊;
鉴于传统稳态法在加热温度设定单一及忽略样品侧面散热方面的不足，本文改进了稳态法测量不良导体导热系数的实验方法。通过引入对流换热系数修正样品侧面散热误差，并对六组不同加热盘温度(60.0℃、65.0℃、70.0℃、75.0℃、80.0℃、85.0℃)进行测试，结果表明，通过对流换热系数法修正后，六组实验导热系数相对误差显著降低，最大降幅达21%。并确定了80.0℃为最优加热温度，此温度下修正后的导热系数为0.271W·m~(-1)·K~(-1),相对误差低至3%。本文为提高导热系数测量精度提供了有效途径，有望推动大学物理实验中的导热系数实验教学方法的革新，也为工程实践提供有力的支持。
2025年04期 v.35;No.228 186-191+197页 [查看摘要][在线阅读][下载 2026K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 徐红昌;王晓杰;
磁致旋光效应相关实验是研究光与物质相互作用的重要实验之一。本文利用单片机和磁致旋光增强效应设计了一种自动化的磁光材料Verdet常数测量装置，通过引入反射腔实现磁致旋光增强效应，并利用Arduino、光电二极管、按键模块、键盘模块和LCD液晶屏等实现了实验数据的采集。通过移动平均和牛顿迭代法实现了数据处理。使用该装置测量不同磁场强度下磁光玻璃的Verdet常数，结果证明测量精度较高。该装置融合了磁光学和电子信息技术等领域的内容，能够激发学生学习兴趣、培养学生动手能力。
2025年04期 v.35;No.228 192-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 刘金秋;邱文旭;赵朝军;智春艳;车彩丽;
本研究基于“以学生为中心”的教育理念，创新构建物理实验教学改革体系，旨在提高学生的自主学习能力、探究能力、动手能力、分析能力和应用能力，特提出以6E教学模式(参与Engage-探究Explore-解释Explain-迁移Elaborate-评价Evaluate-提升Elevate)为核心框架，结合正六边形评定方式(六维度能力评价),依托信息化平台实现线上线下混合式教学，通过对比研究法得出：改革后学生在综合成绩、教学反馈和应用能力等方面有显著提升，验证了教学改革的有效性，为应用型人才培养提供了可推广的创新路径。
2025年04期 v.35;No.228 198-205+255页 [查看摘要][在线阅读][下载 1891K] [下载次数：7 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 刘会玲;赵云芳;韩星星;牛海波;石鲸;赵蓓;
在自然界中，多元多维结构更为普遍，这些不同类型的多元微结构，使材料表现出不同的物性，其衍射图样也表现出显著的差异，但这些微结构不容易采集，衍射图不容易得到。本文利用CAD精确设计且利用精度0.01mm的精密激光打孔机制作了4类共12种二维周期和无序微孔结构，分别为：大小不同的圆孔二维周期结构3种以及形状不同的二维周期结构3种、二维六孔结构(苯环结构)3种、二维无序分布结构3种。本文还推出了12种结构衍射光强表达式，为软件编程提供了理论依据。然后通过实验测量和Matlab编程仿真两种方式得到衍射图案，验证并对比其衍射图，从而研究其夫琅禾费衍射特点，并测量结构参数。本文提供的多元二维微结构的制作方法及对其进行衍射测量与验证的系统，可在普通环境下进行精密的衍射测量与验证，为研究各种微结构、晶体结构及非晶体结构提供低成本、低实验环境要求的研究方法。
2025年04期 v.35;No.228 206-220页 [查看摘要][在线阅读][下载 3127K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 刘新军;陈奕霖;冀蕾诺;王瑜;刘宇浩;肖志博;曹程驰;丁锐锋;胡伟;秦珠;
本文提了出一种基于水三棱镜的室内彩虹可控生成方法，通过调节注水矩形玻璃鱼缸底部曲率，实现了米级条形(垂直宽度1.0m,水平宽度36.0cm)与大跨度拱形彩虹(水平跨度4.0m,拱高2.0m,光谱垂直宽度36.0cm)的高亮度投影。研究表明，该彩虹本质为阳光在空气-水界面经历折射-反射-折射(RRR)过程后产生的色散光谱的形态可通过几何光学参数精准调控：条形彩虹呈红上紫下分布，拱形彩虹则呈现红外紫内的类自然彩虹的弯曲特征。本文基于光线追迹模型，系统揭示了太阳高度角(α=55°)、鱼缸倾角(θ=2.8°～9.0°)及亚克力玻璃基底拱高(h_a=1.5～3.5cm)对彩虹尺寸的定量影响规律，并通过TracePro仿真验证了光强分布特征与真彩色再现效果。实验表明，当有效进光面积仅为～9.0cm~2时，可在6.4m投射距离下获得明亮拱形彩虹，相应模拟计算的最大辐照度达1.01W/m~2。本文还通过进一步理论预测指出，增大鱼缸尺寸并优化曲率可提升亮度至实际应用水平。特别地，反向弯曲亚克力基底也可以产生拱形彩虹，这是一种反直觉光学现象，其中玻璃片左侧入射光形成拱形彩虹右侧光谱。本研究为复杂色散效应的可视化教学提供了创新方案，同时为建筑光学装饰与艺术投影技术奠定了实验基础。
2025年04期 v.35;No.228 221-233页 [查看摘要][在线阅读][下载 2141K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 关佳;方恺;倪晨;赵敏;崔文倩;李渔迎;王治国;
本研究基于新工科背景下实践创新型综合人才培养的需求，针对大学物理实验教学的发展现状，从教学环境、教学内容、教学模式和教学评价的角度提出了基于中国大学生物理学术竞赛(CUPT)的多元融合新工科物理实验教学设计。在线上线下混合式教学环境的基础上，本研究设计了将具有高质量、新前沿、学科交叉特点的CUPT赛题内容补充到物理实验课程的创新探索实验教学模块中，融合CUPT竞赛模式和项目式教学，设计与实施“2预+1讲+2实践+1汇报”的多元融合型教学模式，实现以赛促教，充分激发学生活力，提高学生实践创新能力。同时，我们充分利用在线网络教学平台优势，将蕴含思政元素的预习导引资料通过线上平台推送学生预习实验，建立了学生优秀作品案例库，进一步深化了物理实验课程的混合式教学改革。本研究通过基于CUPT的多元融合新工科教学设计，在基础物理实验课程中有效推进新工科建设，以期在知识传授、能力培养和价值塑造方面为面向未来的高质量新工科人才培养提供方案。
2025年04期 v.35;No.228 234-242页 [查看摘要][在线阅读][下载 2380K] [下载次数：6 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 邵云;
本文推导出在验证牛顿第二定律的实验中遮光条中心通过两个光电门时的准确速率，以及滑块加速度的严格结果。分析显示，这些严格准确的结果与通常实验中以平均速率代替瞬时速率的测量结果在量值上几乎没有区别，即实验中的通常做法所带来的系统误差几乎为零。但是在定性的性质上，速率的测量值会略微小于其准确值，而加速度的测量值则会略微大于其准确值。为充实内容，本文又推理出以遮光条的宽度，以及其两段位移所表达的测量加速度的相对误差，并据此判断出相对误差随各参量的变化趋势。虽然本文在本质上属于理论性的研究，对于实际实验的参考价值不大，但是其理论上的参考价值仍是客观存在的，对大中学相关内容的教学以及学生科学素养的培养具有一定的帮助。
2025年04期 v.35;No.228 243-247页 [查看摘要][在线阅读][下载 1445K] [下载次数：246 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ]
- 周月;周祥祥;张晓光;
在基于傅里叶变换的非线性薛定谔方程的数值解法中，常出现光脉冲在时间窗口中走离的现象。在一定情况下，这一现象将影响数值解的正确性。本文从理论上分析了该现象的缘由，指出移动坐标系在一定条件下将不再与群速度匹配，并从时域、频域两个角度给出了动态修正方案。通过数值算例，分析了移动坐标系与群速度失配情况下的数值解，并演示了动态修正的结果。本文的讨论有助于读者对时频域窗口的合理选择、脉冲走离的动态修正等方面的理解与灵活运用，并有助于引发“非线性光纤光学”课程的教师和学生对非线性薛定谔方程更深入的思考。
2025年04期 v.35;No.228 267-272+279页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 王自强;龚雷;李银妹;
光的轨道角动量是光的一个独特特性，它与光场的特定空间分布相联系。本文探讨将涡旋光镊科研成果转化为教学，并演示了光的轨道角动量。实验采用液晶空间光调制器对光场相位进行调制，生成涡旋光束实现对酵母细胞的旋转操控。通过该实验，学生观察到光的轨道角动量致酵母细胞公转现象，并研究拓扑荷正负值和酵母细胞旋转方向的关系以及拓扑荷数值大小和酵母细胞旋转速度的关系。该实验直观地展示了涡旋光的轨道角动量产生的力学效应，使学生对光的轨道角动量有了更深入的理解。同时通过实验的探索，拓宽学生的眼界，激发学生的科研兴趣，培养学生的创新能力。
2025年04期 v.35;No.228 273-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 1680K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 丛恺汐;邓天任;黄歆皓;陆辰暘;张宁浩;宋飞;
在竞技运动和仿人机器人控制中，运动个体常通过快速收手等策略实现角速度提升与姿态调整。然而，如何在角动量守恒的约束下，通过合理设计收手策略，实现“加速旋转”与“姿态稳定”的兼顾，仍缺乏系统建模与评估方法。本文基于刚体动力学理论，聚焦于收手策略对角速度提升和姿态稳定性的影响，提出一个兼顾物理机制解释与策略优化分析的统一建模框架。通过建立二维与三维模型，结合主轴偏角稳定性分析、仿真对比与高帧率视频验证，展示了策略参数对旋转性能的影响机制。引入的AHCI指标为策略优化提供了统一评估准则。
2025年04期 v.35;No.228 280-284+296页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 张红霞;徐大业;刘娟娟;罗伟;郝丽杰;刘蕴韬;程鹏;汪晋辰;鲍威;
通过观测中子与样品相互作用后的能量和动量变化，中子散射技术已成为研究物质晶体结构、磁结构以及动力学等问题不可或缺的手段。本文详细介绍了历经六年建设完成的冷中子三轴极化谱仪“行知”和冷中子广谱谱仪“博雅”的主要设计特点和技术参数。文中展示了S型超反射镜中子极化器(S-bender)在“行知”上的应用和测试结果，这种在三轴谱仪样品后端和前端同时使用S-bender进行极化中子实验在国际上属于首例。“博雅”在分析器设计方面独创性地采用单晶双列罗兰几何圆阵列，既优化能量分辨率又提高信号强度，同时能够探测119°范围内的34个动量转移下的激发谱，每个分析探测通道包含5个固定能量和一个衍射模式测量，探测效率比传统的三轴谱仪提高两个数量级。本文最后，结合在“行知”和“博雅”上开展的部分实验案例和数据分析，探讨在凝聚态物理前沿的非常规超导材料、量子自旋液体候选材料、多铁材料、低维磁性材料等领域的应用。
2025年04期 v.35;No.228 285-296页 [查看摘要][在线阅读][下载 3735K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 乔吉超;陶凯;
本文针对力学实验教学的改革需求，提出了引入纳米压痕技术作为教学手段的创新方案。实验教学作为培养大学生理论与实践创新能力的重要途径，如何在现有条件下设计丰富且高效的教学方案，成为当前力学实验教学改革的关键问题。本文以非晶合金这一先进结构材料为载体，通过纳米压痕实验测量其弹塑性行为，探索了一种新的力学实验教学模式。纳米压痕技术具有快速、精确的测量特点，能够直观地展示材料的力学性能，非常适合用于实验教学。通过将这一先进技术引入课堂，学生不仅能够观察到非晶合金在压入过程中的弹塑性行为，还能通过数据分析深入理解材料的力学特性。这种教学方式不仅提升了学生的理论知识掌握能力，还显著增强了他们的动手实践能力。现场教学实践表明，基于纳米压痕实验的教学方案能够有效调动学生的学习积极性。学生在实验过程中不仅能够直观地理解理论知识，还能通过实际操作培养科学研究的思维方式和创新意识。这种教学模式为学生提供了从理论到实践的全方位训练，有助于培养他们的综合能力和创新精神。
2025年04期 v.35;No.228 297-304页 [查看摘要][在线阅读][下载 1825K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 李保平;陈健;王静;
波带片在X射线与光学领域中发挥着重要作用。本文提出了一种广义斐波那契波带片(generalized Fibonacci zone plate, GFiZP)设计，该设计能够实现对X射线与光线聚焦特性的调控。与传统斐波那契波带片(Fibonacci zone plate, FiZP)及康托型分形波带片(Cantor-type fractal zone plate, FraZP)相比，该器件为调控聚焦性能提供了更多自由度。相较于康托型分形波带片，广义斐波那契波带片采用膨胀规则而非提取规则构建而成，因此可避免在高递归阶数下形成稀疏结构——而这类稀疏结构往往会给制备工艺带来难题。值得注意的是，数值模拟结果表明，与康托型分形波带片类似，广义斐波那契波带片同样具备两项关键功能：多焦点特性与自相似强度分布。此外，本文还针对不同结构参数下广义斐波那契波带片的轴向辐照度分布展开了详细研究。凭借这些优良特性，这种新型波带片设计在光学制造、微粒子光学操控等领域具有广阔的拓展应用前景。
2025年04期 v.35;No.228 305-309+318页 [查看摘要][在线阅读][下载 1886K] [下载次数：41 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] - 尹禹璁;刘波扬;
本文研究了自旋杂质浸入到自旋为1的旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中所形成的极化子现象。利用Fr9hlich哈密顿量模型，我们分别计算了弱耦合区和强耦合区中极化子的基态能量与有效质量。在弱相互作用区，我们采用二阶微扰理论进行处理；而在强耦合区，我们构造了极化子态的解析近似解并使用变分法计算极化子的能量和有效质量。此外，我们还对旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中极化子效应的可观测特征进行了定量估算，以供未来实验参考。
2025年04期 v.35;No.228 310-318页 [查看摘要][在线阅读][下载 1614K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 金三梅;张自强;蔡昭;景锐平;
本文设计了一个利用光纤光栅传感器测量固支梁固有频率的方案，并测量出了固支梁一至四阶固有频率.本实验方案中，我们对固支梁结构进行分析，得出了固支梁一至四阶固有频率理论公式。再以固支梁为基本构架，通过激振器对梁体进行激振，使梁体产生受迫振动，并在梁体产生驻波时，以光纤布拉格光栅(FBG)为敏感元件，测量梁体特定位置的挠曲度变化。我们用Micron Optic光纤光栅解调仪测量光纤光栅波长变化数据，再由MOI软件采集和处理该数据进而得到固支梁的各阶固有频率。实验结果表明固支梁固有频率的测量数据与理论值吻合度较高，误差小。本实验方案结构简单、灵敏度高、抗外界干扰能力强，具有较好的实用性与使用前景。
2025年04期 v.35;No.228 319-322页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K] [下载次数：3 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 丁锐锋;刘新军;肖志博;李乐;刘宇浩;王瑜;陈奕霖;张亦文;
在光学领域，传统凹锥透镜在制造环形彩虹时存在重量较大的局限。本研究基于菲涅尔透镜设计理念，力求突破这一困境。在研究过程中，我们创新性地将几何光学方法与Python编程计算相结合，精准调控齿状结构的位置与角度，成功将凹锥透镜优化为轻薄的齿状透镜，实现了内红外紫且色彩增强的环形彩虹效果。在设计环节，详细阐述了从凹锥透镜到齿状透镜的初步构思。针对初步设计中齿状透镜彩虹效果欠佳的问题，提出多齿齿边出射紫光再会聚的优化方法，深入剖析相邻齿的光路关系，并给出齿状透镜的具体构造流程。为科学评估彩虹效果，通过精确计算红光出射角，确定其在投影屏上的投影范围，并创新性地定义了红光位置的最大颜色数和彩虹环内红色边缘所占比例两个量化参数。借助TracePro光线模拟软件验证，在相同投影距离下，齿状透镜相较于传统凹锥透镜，呈现出更为显著的彩虹投影效果。此外，本研究还进一步探究了不同投影屏位置、焦距、齿数以及中心角对彩虹效果的影响，为该领域的后续研究与实际应用提供了全面且有价值的参考依据。
2025年04期 v.35;No.228 323-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 2030K] [下载次数：4 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] - 徐劳立;苏雪琼;
本文讨论了太空电梯设想的可行性。首先列出了环绕地球做稳定圆周运动卫星以及地球同步卫星的速度、轨道半径和机械能等基本运动公式，作为后续分析的基础。描述了现有星载卫星姿态和位置的调整机构。介绍了太空天梯的设想并计算了地球同步卫星与太空电梯组合系统在维持轨道位置时耗费的燃料。进而引出了配重卫星的必要性、工作原理、轨道半径和运行规则。最后指出太空电梯的设想所面临的两个难题。其一，卫星状态维持所需耗费的化学燃料量可能超出节能预期，其二，在随机的大气和宇宙环境扰动下，上述组合系统可能难以通过有效自动控制，实现在地球同步轨道上的稳定停留。
2025年04期 v.35;No.228 332-336+342页 [查看摘要][在线阅读][下载 1392K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：6 ] - 王灿;李潍廷;孙致君;郑伊哲;宋飞;
蜂蜜作为天然营养食品，其流变特性对多领域应用关键。本文采用黏度计等设备，以南京同仁堂百花蜂蜜和纯净水为材料，研究蜂蜜符合的流变模型，并测量蜂蜜在不同含水量和温度下的黏度，进行曲线拟合。结果表明，该蜂蜜为牛顿流体，黏度随体积浓度增大而增大，随温度升高而减小，且均呈指数关系。温度较低、体积分数较高时黏度变化大。本文创新性地提出可用Arrhenius模型刻画蜂蜜黏度随温度变化趋势，可据此鉴别蜂蜜质量，为相关产业提供科学依据。
2025年04期 v.35;No.228 337-342页 [查看摘要][在线阅读][下载 1592K] [下载次数：2 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ]
<正>期刊撷英1981年,《工科物理教学》创刊号,东南大学恽瑛教授署名文章《美国五所高等院校物理教学情况概貌》(摘登):教学研究也是一种科学研究,并有一定的研究班子。例如在栾斯里尔工学院,瑞斯尼克与哈立德合著的《物理学》是美国大学中较为通用的一种教材,已译成30种文字;曼纳尔斯和爱本斯坦从事实验教学与表演实验的研究,他们二位虽无博士学位,却因教学研究成绩卓著被任命为正教授,为美国国内同行所赞许。创刊背景和历史沿革1980年6月,在高等工科学校物理教材编审委员会扩大会议上决定出版《工科物理教学》内部刊物,经当时的高教部二司主管同意,先后经南京工学院、上海交通大学、天津大学等高校主办发刊。其中,1985年起改刊名为《工科物理》,主管单位为国家教委高教司。1991年委托北京地区八所高校联合办刊,清华大学为主办单位,国家教委高教司为主管单位,获国家科委批准,公开发行。2000年变更刊名为《物理与工程》。
2025年04期 v.35;No.228 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 611K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] -
<正>《物理与工程》是由教育部高等学校大学物理课程教学指导委员会直接领导的学术性期刊,历任主编和编委随教指委的换届而同步更新。期刊主要围绕大学物理/大学物理实验课程教学中的热点难点问题展开研究,力争在高校人才培养、课程建设、教学研究以及提高物理教师教学水平等方面起到服务和促进的作用。《物理与工程》期刊倡导学术研究的科学精神和规范方法,鼓励对大学物理课程教学和大学物理实验教学进行创新性理论探究和教改经验交流。期刊的重点栏目是“教学研究”和“物理实验”。特色板块有“院士论坛”“科研综述”“国内外物理教育纵览”栏目,以及展示教学名师、教学团队、特色实验室等“风采实录”栏目。来稿由审稿专家进行同行评议;并尽可能请审稿人指出修改意见,帮助年轻作者提高论文写作质量。经过30多年的办刊积淀,《物理与工程》在学术性、专业性、实用性和服务性等4个方面形成了特有的学术气质。
2025年04期 v.35;No.228 343页 [查看摘要][在线阅读][下载 705K] [下载次数：1 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ] 下载本期数据